Title:
Projektionsoptik, optoelektronischer Halbleiterchip, optoelektronisches Beleuchtungssystem, Kamera, Endgerät
Kind Code:
A1
Abstract:

Die Erfindung betrifft eine Projektionsoptik zum Abbilden von mittels eines optoelektronischen Halbleiterchips emittierter elektromagnetischer Strahlung, umfassend:
– ein erstes Linsenelement,
– ein zweites Linsenelement,
– wobei die beiden Linsenelemente jeweils eine erste lichtbrechende Fläche und eine der ersten lichtbrechenden Fläche gegenüberliegende zweite lichtbrechende Fläche aufweisen,
– wobei die zweite lichtbrechende Fläche des ersten Linsenelements der ersten lichtbrechenden Fläche des zweiten Linsenelements zugewandt ist,
– wobei die vier lichtbrechenden Flächen jeweils einen asphärenförmigen Flächenabschnitt aufweisen, so dass der jeweilige Flächenabschnitt eine asphärische Linse bildet.
Die Erfindung betrifft ferner einen optoelektronischen Halbleiterchip, ein optoelektronisches Beleuchtungssystem, eine Kamera sowie ein Endgerät



Inventors:
Streppel, Ulrich, Dr. (93059, Regensburg, DE)
Application Number:
DE102016104385A
Publication Date:
09/14/2017
Filing Date:
03/10/2016
Assignee:
OSRAM Opto Semiconductors GmbH, 93055 (DE)
Domestic Patent References:
DE102014101896A1N/A2015-08-20
DE102013003551A1N/A2013-09-05
DE102011077509A1N/A2012-12-20
DE102009017318A1N/A2010-10-21
DE3505771C2N/A1987-01-22
Foreign References:
200600504032006-03-09
201201262682012-05-24
EP19625162008-08-27
Attorney, Agent or Firm:
Wilhelm & Beck, 80639, München, DE
Claims:
1. Projektionsoptik (605, 701) zum Abbilden von mittels eines optoelektronischen Halbleiterchips (1, 201, 603, 801) emittierter elektromagnetischer Strahlung, umfassend:
– ein erstes Linsenelement (611, 703),
– ein zweites Linsenelement (613, 705),
– wobei die beiden Linsenelemente (611, 613, 703, 705) jeweils eine erste lichtbrechende Fläche (615, 619, 706, 709) und eine der ersten lichtbrechenden Fläche (615, 619, 706, 709) gegenüberliegende zweite lichtbrechende Fläche (617, 621, 707, 711) aufweisen,
– wobei die zweite lichtbrechende Fläche (617, 707) des ersten Linsenelements (611, 703) der ersten lichtbrechenden Fläche (619, 709) des zweiten Linsenelements (613, 705) zugewandt ist,
– wobei die vier lichtbrechenden Flächen (615, 617, 619, 621, 706, 707, 709, 711) jeweils einen asphärenförmigen Flächenabschnitt aufweisen, so dass der jeweilige Flächenabschnitt eine asphärische Linse (623, 625, 627, 629, 713, 715, 717) bildet.

2. Projektionsoptik (605, 701) nach Anspruch 1, wobei eine oder mehrere der asphärischen Linsen (623, 625, 627, 629, 713, 715, 717) jeweils eine Form eines ebenen Asphären aufweisen.

3. Projektionsoptik (605, 701) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die asphärische Linse (623) der ersten Fläche (615, 706) des ersten Linsenelements (611, 703) durch folgende Formel festgelegt ist: wobei z die Pfeilhöhe in mm ist, r der radiale Abstand zur optischen Achse des ersten Linsenelements ist, c die Scheitelkrümmung ist mit c = 1/R, wobei R der Scheitelradius ist mit R = –5,187 mm +/– 10 %, wobei k die konische Konstante ist mit k = 8,381 +/– 10%, wobei α1 = 0,000 +/– 0,001, α2 = –0,005 +/– 10 %, α3 = –0,011 +/– 10 %, α4 = –0,001 +/– 10 %, α5 = 0,0001 +/– 10 %, α6 = 0,0002 +/– 10 %, α7 = 0,0003 +/– 10 %, α8 = –2,092e–005 +/– 10 %.

4. Projektionsoptik (605, 701) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die asphärische Linse (625, 713) der zweiten Fläche (617, 707) des ersten Linsenelements (611, 703) durch folgende Formel festgelegt ist: wobei z die Pfeilhöhe in mm ist, r der radiale Abstand zur optischen Achse des ersten Linsenelements ist, c die Scheitelkrümmung ist mit c = 1/R, wobei R der Scheitelradius ist mit R = 3,426 mm +/– 10 %, wobei k die konische Konstante ist mit k = –8,413 +/– 10%, wobei α1 = 0,000 +/– 0,001, α2 = –0,124 +/– 10 %, α3 = 0,013 +/– 10 %, α4 = 0,010 +/– 10 %, α5 = –5,688e–005 +/– 10 %, α6 = –0,0002 +/– 10 %, α7 = –0,0001 +/– 10 %, α8 = 1,605e–005 +/– 10 %.

5. Projektionsoptik (605, 701) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die asphärische Linse (627, 715) der ersten Fläche (619, 709) des zweiten Linsenelements (613, 705) durch folgende Formel festgelegt ist: wobei z die Pfeilhöhe in mm ist, r der radiale Abstand zur optischen Achse des ersten Linsenelements ist, c die Scheitelkrümmung ist mit c = 1/R, wobei R der Scheitelradius ist mit R = –1,316 mm +/– 10 %, wobei k die konische Konstante ist mit k = –0,595 +/– 10%, wobei α1 = 0,000 +/– 0,001, α2 = 0,028 +/– 10 %, α3 = –0,003 +/– 10 %, α4 = 0,001 +/– 10 %, α5 = 0,0006 +/– 10 %, α6 = 9,062e–006 +/– 10 %, α7 = 2,451e–006 +/– 10 %, α8 = –1,130e–005 +/– 10 %.

6. Projektionsoptik (605, 701) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die asphärische Linse (629, 717) der zweiten Fläche (621, 711) des zweiten Linsenelements (613, 705) durch folgende Formel festgelegt ist: wobei z die Pfeilhöhe in mm ist, r der radiale Abstand zur optischen Achse des ersten Linsenelements ist, c die Scheitelkrümmung ist mit c = 1/R, wobei R der Scheitelradius ist mit R = 2,923 mm +/– 10 %, k die konische Konstante ist mit k = 1,617 +/– 10%, wobei α1 = 0,000 +/– 0,001, α2 = 0,044 +/– 10 %, α3 = –0,077 +/– 10 %, α4 = –0,009 +/– 10 %, α5 = 0,006 +/– 10 %, α6 = 0,003 +/– 10 %, α7 = 0,0009 +/– 10 %, α8 = –0,001 +/– 10 %.

7. Projektionsoptik (605, 701) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei eine oder mehrere (713, 715, 717) der asphärischen Linsen (623, 625, 627, 629, 713, 715, 717) jeweils eine Form aufweisen, die einer jeweiligen Streckung einer rotationssymmetrischen Ausgestaltung der entsprechenden asphärischen Linse (623, 625, 627, 629) um den Linsenschwerpunkt (723) der entsprechenden asphärischen Linse (623, 625, 627, 629) um einen ersten Streckfaktor von 1,1 +/– 10 % in eine radiale erste Streckrichtung (719) und um einen zweiten Streckfaktor von 0,89 +/– 10 % in eine zur ersten Streckrichtung (719) senkrecht verlaufende radiale zweite Streckrichtung (721) entspricht.

8. Projektionsoptik (605, 701) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei zumindest eines der zwei Linsenelemente (611, 613, 703, 705), insbesondere beide Linsenelemente (611, 613, 703, 705), jeweils ein Spritzgussbauteil, insbesondere ein Spritzgussbauteil aus Polycarbonat, ist respektive sind.

9. Optoelektronischer Halbleiterchip (1, 201, 603, 801), umfassend:
– mehrere einzeln ansteuerbare lichtemittierende Pixel (71, 72, 203, 205, 803),
– die jeweils eine aktive Zone (13) zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung aufweisende Halbleiterschichtenfolge (11, 12, 13) umfassen,
– wobei den lichtemittierenden Pixeln (71, 72, 203, 205, 803) jeweils ein Leuchtstoff (80, 81) für eine Wellenlängenkonversion der in der jeweiligen aktiven Zone erzeugten elektromagnetischen Strahlung zugeordnet ist,
– wobei die zugeordneten Leuchtstoffe (80, 81) teilweise jeweils eine unterschiedliche Konversionseigenschaft aufweisen.

10. Optoelektronischer Halbleiterchip (1, 201, 603, 801) nach Anspruch 9, wobei die zugeordneten Leuchtstoffe (80, 81) auf einer jeweiligen Deckfläche (22a) der Halbleiterschichtenfolgen (11, 12, 13) aufgebracht sind.

11. Optoelektronischer Halbleiterchip (1, 201, 603, 801) nach Anspruch 9 oder 10, wobei zwei Leuchtstoffe (80, 81) mit jeweils einer unterschiedlichen Konversionseigenschaft vorgesehen sind, wobei die zwei Leuchtstoffe (80, 81) den lichtemittierenden Pixeln (71, 72, 203, 205, 803) einem Schachbrettmuster entsprechend zugeordnet sind.

12. Optoelektronischer Halbleiterchip (1, 201, 603, 801) nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei die Leuchtstoffe (80, 81) den lichtemittierenden Pixeln (71, 72, 203, 205, 803) einem basierend auf den jeweiligen Konversionseigenschaften festgelegten Muster entsprechend zugeordnet sind.

13. Optoelektronischer Halbleiterchip (1, 201, 603, 801) nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei die lichtemittierenden Pixel (71, 72, 203, 205, 803) in einer Matrix aus Spalten und Zeilen angeordnet sind, wobei je Spalte und je Zeile 16, insbesondere 8, lichtemittierende Pixel (71, 72, 203, 205, 803) vorgesehen sind.

14. Optoelektronischer Halbleiterchip (1, 201, 603, 801) nach einem der Ansprüche 9 bis 13, wobei der Halbleiterchip (1, 201, 603, 801) eine quadratische Form mit einer Kantenlänge von 2,0 mm +/– 10 % aufweist.

15. Optoelektronischer Halbleiterchip (1, 201, 603, 801) nach einem der Ansprüche 9 bis 14, wobei eine der Konversionseigenschaften eine Wellenlängenkonversion der in der jeweiligen aktiven Zone erzeugten elektromagnetischen Strahlung in elektromagnetische Strahlung aufweisend eine Farbtemperatur von 6000 K +/– 800 K umfasst, so dass die entsprechend konvertierte elektromagnetische Strahlung einen Farbton im Bereich von Cx = 0,30 bis Cx = 0,37 und von Cy = 0,29 bis Cy = 0,37 des CIE–Normvalenzsystems aufweist, und wobei eine andere der Konversionseigenschaften eine Wellenlängenkonversion der in der jeweiligen aktiven Zone erzeugten elektromagnetischen Strahlung in elektromagnetische Strahlung aufweisend eine Farbtemperatur von 2250 K +/– 500 K umfasst, so dass die entsprechend konvertierte elektromagnetische Strahlung einen Farbton im Bereich von Cx = 0,45 bis Cx = 0,55 und von Cy = 0,40 bis Cy = 0,48 des CIE-Normvalenzsystems aufweist.

16. Optoelektronisches Beleuchtungssystem (601, 1803), umfassend einen optoelektronischen Halbleiterchip (1, 201, 603, 801) nach einem der Ansprüche 9 bis 15 und eine Projektionsoptik (605, 701) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 zum Abbilden der konvertierten elektromagnetischen Strahlung.

17. Kamera (1801, 1903) zum Aufnehmen eines Bildes, umfassend ein optoelektronisches Beleuchtungssystem (601, 1803) nach Anspruch 16.

18. Endgerät (1901), insbesondere mobiles Endgerät, umfassend eine Kamera (1801, 1903) nach Anspruch 17.

Description:

Die Erfindung betrifft eine Projektionsoptik zum Abbilden von mittels eines optoelektronischen Halbleiterchips emittierter elektromagnetischer Strahlung. Die Erfindung betrifft ferner einen optoelektronischen Halbleiterchip. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein optoelektronisches Beleuchtungssystem. Die Erfindung betrifft ferner eine Kamera zum Aufnehmen eines Bildes. Die Erfindung betrifft ferner ein Endgerät.

Leuchtdiodenmodule mit einstellbarer Emissionsfarbe werden bisher ausschließlich mittels Verwendung zweier räumlich getrennter Halbleiterchips beziehungsweise Leuchtdioden ausgeführt. Diese Emitter besitzen entweder eigene Optiken, zum Beispiel Fresnellinsen, oder eine gemeinsame mikrooptische Struktur.

Die Offenlegungsschrift DE 10 2014 101 896 A1 zeigt ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauteils sowie ein optoelektronisches Halbleiterbauteil.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe ist darin zu sehen, ein Konzept zum effizienten Ausleuchten einer Fläche bereitzustellen.

Diese Aufgabe wird mittels des jeweiligen Gegenstands der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von jeweils abhängigen Unteransprüchen.

Nach einem Aspekt wird eine Projektionsoptik zum Abbilden von mittels eines optoelektronischen Halbleiterchips emittierter elektromagnetischer Strahlung bereitgestellt, umfassend:

  • – ein erstes Linsenelement,
  • – ein zweites Linsenelement,
  • – wobei die beiden Linsenelemente jeweils eine erste lichtbrechende Fläche und eine der ersten lichtbrechenden Fläche gegenüberliegende zweite lichtbrechende Fläche aufweisen,
  • – wobei die zweite lichtbrechende Fläche des ersten Linsenelements der ersten lichtbrechenden Fläche des zweiten Linsenelements zugewandt ist,
  • – wobei die vier lichtbrechenden Flächen jeweils einen asphärenförmigen Flächenabschnitt aufweisen, so dass der jeweilige Flächenabschnitt eine asphärische Linse bildet.

Nach einem weiteren Aspekt wird ein optoelektronischer Halbleiterchip bereitgestellt, umfassend:

  • – mehrere einzeln ansteuerbare lichtemittierende Pixel,
  • – die jeweils eine aktive Zone zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung aufweisende Halbleiterschichtenfolge umfassen,
  • – wobei den lichtemittierenden Pixeln jeweils ein Leuchtstoff für eine Wellenlängenkonversion der in der jeweiligen aktiven Zone erzeugten elektromagnetischen Strahlung zugeordnet ist,
  • – wobei die zugeordneten Leuchtstoffe teilweise jeweils eine unterschiedliche Konversionseigenschaft aufweisen.

Nach einem anderen Aspekt wird ein optoelektronisches Beleuchtungssystem bereitgestellt, umfassend einen optoelektronischen Halbleiterchip und eine Projektionsoptik zum Abbilden von mittels eines optoelektronischen Halbleiterchips emittierter elektromagnetischer Strahlung zum Abbilden der konvertierten elektromagnetischen Strahlung.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine Kamera zum Aufnehmen eines Bildes bereitgestellt, umfassend ein optoelektronisches Beleuchtungssystem.

Nach einem weiteren Aspekt wird ein Endgerät bereitgestellt, insbesondere mobiles Endgerät, umfassend eine Kamera zum Aufnehmen eines Bildes.

Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass die obige Aufgabe durch das Vorsehen einer zweilinsigen Projektionsoptik gelöst werden kann, wobei die zwei Linsen jeweils gegenüberliegende asphärische Linsen aufweisen. Durch das Vorsehen von asphärischen Linsen wird insbesondere der technische Vorteil bewirkt, dass bei sonst üblichen sphärischen Linsen vorhandene Abbildungsfehler vermieden oder vermindert werden können. Insbesondere ist es so in vorteilhafter Weise ermöglicht, eine sphärische Aberration zumindest teilweise, insbesondere völlig, zu korrigieren.

Die Erfindung basiert insbesondere auf der Erkenntnis, dass die obige Aufgabe dadurch gelöst werden kann, dass ein optoelektronischer Halbleiterchip mit mehreren einzelnen ansteuerbaren lichtemittierenden Pixeln vorgesehen wird, wobei die den Pixeln zugeordneten Leuchtstoffe teilweise jeweils eine unterschiedliche Konversionseigenschaft aufweisen. Durch das Vorsehen von unterschiedlichen Konversionseigenschaften und durch die einzeln ansteuerbaren lichtemittierenden Pixel kann in vorteilhafter Weise eine Emissionsfarbe des mittels des optoelektronischen Halbleiterchips emittierten Lichts eingestellt werden. Um also zum Beispiel eine bestimmte Farbe einzustellen, ist es nun nicht mehr notwendig, wie im bekannten Stand der Technik, zwei räumlich getrennte Einzelemitter mit jeweils unterschiedlichen Emissionsfarben vorzusehen. Dadurch kann in vorteilhafter Weise ein optoelektronisches Beleuchtungssystem kompakter aufgebaut werden. Somit kann zum Beispiel in vorteilhafter Weise ein benötigter Einbauraum für ein solches Beleuchtungssystem kleiner ausgebildet werden verglichen mit bekannten Beleuchtungssystemen, die zwei räumlich getrennte Emitter umfassen.

Insbesondere wird der technische Vorteil bewirkt, dass eine Verkleinerung und eine Homogenisierung eines Erscheinungsbildes einer optischen Lichtaustrittsfläche des optoelektronischen Halbleiterchips bewirkt werden können.

Insbesondere wird in vorteilhafter Weise ein homogenes Erscheinungsbild der Leuchtstoffe im ausgeschalteten Zustand des Halbleiterchips bewirkt, da das menschliche Auge die einzelnen Pixel nicht auflösen kann, so dass eine für das menschliche Auge homogene Leuchtstoffschicht erscheint.

Da ein Halbleiterchip im Sinne der vorliegenden Erfindung mehrere lichtemittierende Pixel aufweist, kann der Halbleiterchip auch als ein pixellierter Emitter bezeichnet werden.

Eine asphärische Linse im Sinne der vorliegenden Erfindung bezeichnet eine Linse mit mindestens einer von der Kugelform oder planen Form abweichenden lichtbrechenden Fläche beziehungsweise lichtbrechende Oberfläche.

Eine asphärische Linse im Sinne der vorliegenden Erfindung wird zum Beispiel mittels folgender Formel festgelegt:

Hierbei bezeichnet c die Scheitelkrümmung mit c = 1/R, wobei R der Scheitelradius ist.

k
bezeichnet die konische Konstante.
α1, α2, α4, α5, α6, α7 und α8
sind Asphärenkoeffizienten.
z
ist die Pfeilhöhe.
r
ist der radiale Abstand zur optischen Achse der asphärischen Linse.

Die vorstehend bezeichnete Formel umfasst Terme eines Polynoms, das in der Optik als Korrekturpolynom bezeichnet wird. Das Korrekturpolynom umfasst hier nur Terme mit einem geraden Exponenten von 2 bis 16. Der Grad des Korrekturpolynoms ist also hier 16. In der vorstehend bezeichneten Formel umfasst das Korrekturpolynom nicht die Terme mit einem ungeraden Exponenten. Eine Asphärenform, die unter anderem durch ein Korrekturpolynom umfassend lediglich Terme mit einem geraden Exponenten festgelegt ist, wird auch als ein ebener Asphär bezeichnet.

Nach einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass eine oder mehrere der asphärischen Linsen jeweils eine Form eines ebenen Asphären aufweisen.

Nach einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass alle asphärischen Linsen jeweils eine Form eines ebenen Asphären aufweisen.

Nach einer Ausführungsform ist die erste Fläche des ersten Linsenelements dem optoelektronischen Halbleiterchip zugewandt.

In einer Ausführungsform ist die zweite Fläche des zweiten Linsenelementes dem optoelektronischen Halbleiterchip abgewandt.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die asphärische Linse der ersten Fläche des ersten Linsenelements durch folgende Formel festgelegt ist: wobei z die Pfeilhöhe in mm ist, r der radiale Abstand zur optischen Achse des ersten Linsenelements ist, c die Scheitelkrümmung ist mit c = 1/R, wobei R der Scheitelradius ist mit R = –5,187 mm +/– 10 %, wobei k die konische Konstante ist mit k = 8,381 +/– 10%, wobei α1 = 0,000 +/– 0,001, α2 = –0,005 +/– 10 %, α3 = –0,011 +/– 10 %, α4 = –0,001 +/– 10 %, α5 = 0,0001 +/– 10 %, α6 = 0,0002 +/– 10 %, α7 = 0,0003 +/– 10 %, α8 = –2,092e–005 +/– 10 %.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die asphärische Linse der zweiten Fläche des ersten Linsenelements durch folgende Formelfestgelegt ist: wobei z die Pfeilhöhe in mm ist, r der radiale Abstand zur optischen Achse des ersten Linsenelements ist, c die Scheitelkrümmung ist mit c = 1/R, wobei R der Scheitelradius ist mit R = 3,426 mm +/– 10 %, wobei k die konische Konstante ist mit k = –8,413 +/– 10%, wobei α1 = 0,000 +/– 0,001, α2 = –0,124 +/– 10 %, α3 = 0,013 +/– 10 %, α4 = 0,010 +/– 10 %, α5 = –5,688e–005 +/– 10 %, α6 = –0,0002 +/– 10 %, α7 = –0,0001 +/– 10 %, α8 = 1,605e–005 +/– 10 %.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die asphärische Linse der ersten Fläche des zweiten Linsenelements durch folgende Formel festgelegt ist: wobei z die Pfeilhöhe in mm ist, r der radiale Abstand zur optischen Achse des ersten Linsenelements ist, c die Scheitelkrümmung ist mit c = 1/R, wobei R der Scheitelradius ist mit R = –1,316 mm +/– 10 %, wobei k die konische Konstante ist mit k = –0,595 +/– 10%, wobei α1 = 0,000 +/– 0,001, α2 = 0,028 +/– 10 %, α3 = –0,003 +/– 10 %, α4 = 0,001 +/– 10 %, α5 = 0,0006 +/– 10 %, α6 = 9,062e–006 +/– 10 %, α7 = 2,451e–006 +/– 10 %, α8 = –1,130e–005 +/– 10 %.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die asphärische Linse der zweiten Fläche des zweiten Linsenelements durch folgende Formel festgelegt ist: wobei z die Pfeilhöhe in mm ist, r der radiale Abstand zur optischen Achse des ersten Linsenelements ist, c die Scheitelkrümmung ist mit c = 1/R, wobei R der Scheitelradius ist mit R = 2,923 mm +/– 10 %, k die konische Konstante ist mit k = 1,617 +/– 10%, wobei α1 = 0,000 +/– 0,001, α2 = 0,044 +/– 10 %, α3 = –0,077 +/– 10 %, α4 = –0,009 +/– 10 %, α5 = 0,006 +/– 10 %, α6 = 0,003 +/– 10 %, α7 = 0,0009 +/– 10 %, α8 = –0,001 +/– 10 %.

Durch das Vorsehen der vorstehend bezeichneten konkreten Werte für R, k und die asphärischen Koeffizienten wird in vorteilhafter Weise der technische Vorteil bewirkt, dass eine effiziente Abbildung des mittels des optoelektronischen Halbleiterchips emittierten Lichts bewirkt werden kann.

Insbesondere wird dadurch der technische Vorteil bewirkt, dass eine homogene Beleuchtung einer Fläche erzielt werden kann. Das heißt also, dass das ursprünglich pixellierte Licht, also die punktförmigen Lichtquellen (= die lichtemittierenden Pixel), derart abgebildet werden, dass die Abbildungsfläche, die auch als ein Zielbereich bezeichnet werden kann, homogen und gleichmäßig beleuchtet wird. Die ursprüngliche Pixelstruktur des Halbleiterchips wird in vorteilhafter Weise somit aufgelöst und verschwindet durch die Abbildung durch die Projektionsoptik.

Es ist insbesondere vorgesehen, dass der Zielbereich oder die Bildebene, also die Abbildungsebene, mathematisch gesehen im Unendlichen liegt, was physikalisch relativ zu den üblichen Halbleiterchipgrößen und verwendeten Projektionsoptiken bereits bei Distanzen zum Halbleiterchip ab 1 m der Fall ist.

Insbesondere wird der technische Vorteil bewirkt, dass eine farbhomogene Abbildung erzielt wird. Insbesondere wird der technische Vorteil bewirkt, dass eine definierte Beleuchtungsstärkeverteilung auf der zu beleuchtenden Fläche (Zielfläche oder Zielbereich) eingestellt werden kann.

Vorzugsweise wird respektive ist eine Beleuchtungsstärkeverteilung eingestellt, die in den äußersten Ecken der Fläche jeweils eine Beleuchtungsstärke zwischen 20 % und 40 % bezogen auf eine Beleuchtungsstärke in der Mitte der Fläche aufweist, insbesondere sofern alle lichtemittierenden Pixel aktiviert sind, also Licht emittieren.

Vorzugsweise wird respektive ist eine Beleuchtungsstärkeverteilung eingestellt, die in den äußersten Ecken der Fläche jeweils eine Beleuchtungsstärke derart aufweist, dass ein Mittelwert über die jeweiligen Beleuchtungsstärken (bei einer viereckigen Fläche also den Mittelwert über die vier Ecken) zwischen 20 % und 40 % bezogen auf eine Beleuchtungsstärke in der Mitte der Fläche beträgt, insbesondere sofern alle lichtemittierenden Pixel aktiviert sind, also Licht emittieren.

Sofern vor- oder nachstehend die Formulierung "x +– 10 %", wobei x ein Zahlenwert ist, verwendet ist, bezieht sich die Prozentangabe auf das x. Das heißt also, dass sich die 10 % auf den vorstehenden Wert beziehen. 100 % sind also x. 10 % sind somit 0,1·x. x steht für einen Zahlenwert, wie er voroder nachstehend zum Beispiel für R, k, asphärischen Koeffizienten, Streckfaktoren und Aperturstreckfaktoren angegeben wird.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass eine oder mehrere, vorzugsweise alle, der asphärischen Linsen jeweils eine Form aufweisen, die einer jeweiligen Streckung einer rotationssymmetrischen Ausgestaltung der entsprechenden asphärischen Linse um den Linsenschwerpunkt der entsprechenden asphärischen Linse um einen ersten Streckfaktor von 1,1 +/– 10 % in eine radiale erste Streckrichtung und um einen zweiten Streckfaktor von 0,89 +/– 10 % in eine zur ersten Streckrichtung senkrecht verlaufende radiale zweite Streckrichtung entspricht.

Dadurch wird insbesondere der technische Vorteil bewirkt, dass ein quadratischer Halbleiterchip rechteckig abgebildet werden kann. Das heißt, dass ein Quadrat durch eine solche Projektionsoptik in ein Rechteck abgebildet werden kann.

Eine rotationssymmetrische Ausgestaltung einer asphärischen Linse entspricht zum Beispiel einer Asphärenform, wie sie vorstehend durch eine der vorstehend bezeichneten Formeln festgelegt ist.

Das heißt also zum Beispiel, dass eine solch asphärische Linse aufweisend eine gestreckte Form aus einer asphärischen Linse, wie sie durch eine der vorstehend bezeichneten Formeln festgelegt ist, durch Streckung um den Linsenschwerpunkt in die beiden vorstehend bezeichneten Streckrichtungen um die entsprechenden Streckfaktoren hervorgeht.

Aus einer ursprünglichen runden Linse wird somit eine ovale Linse.

Nach einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass zumindest eines der zwei Linsenelemente, insbesondere beide Linsenelemente, jeweils ein Spritzgussbauteil, insbesondere ein Spritzgussbauteil aus Polycarbonat, ist respektive sind.

Dadurch wird insbesondere der technische Vorteil bewirkt, dass das oder die Linsenelemente effizient hergestellt werden kann respektive können. Insbesondere ist es somit vorteilhafter Weise ermöglicht, eine Vielzahl von solchen Linsenelementen effizient und kostengünstig herzustellen. Dadurch ist in vorteilhafter Weise eine effiziente Massenfertigung eines solchen Linsenelements ermöglicht.

Nach einer Ausführungsform handelt es sich bei dem Halbleiterchip in der Formulierung "Projektionsoptik zum Abbilden von mittels eines optoelektronischen Halbleiterchips emittierter elektromagnetischer Strahlung" um den optoelektronischen Halbleiterchip, wie er vorstehend oder nachstehend beschrieben ist.

Nach einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die zugeordneten Leuchtstoffe auf einer jeweiligen Deckfläche der Halbleiterschichtenfolgen aufgebracht sind.

Dadurch wird insbesondere der technische Vorteil bewirkt, dass eine effiziente Konversion der erzeugten elektromagnetischen Strahlung bewirkt werden kann.

Dass die Leuchtstoffe den Pixeln zugeordnet sind, bedeutet insbesondere, dass die Leuchtstoffe in einer Hauptabstrahlrichtung der Pixel angeordnet sind. Dadurch wird zum Beispiel der technische Vorteil bewirkt, dass ein Hauptanteil der in der aktiven Zone erzeugten elektromagnetischen Strahlung konvertiert wird. Dadurch wird eine effiziente Wellenlängenkonversion bewirkt.

In einer Ausführungsform ist der Halbleiterchip als ein Volumenemitter ausgebildet.

In einer Ausführungsform ist der Halbleiterchip als ein Topemitter ausgebildet.

In einer Ausführungsform umfasst der Halbleiterchip einen Träger, zum Beispiel ein Substrat, auf welchem die Halbleiterschichtenfolgen aufgebracht sind.

Das Substrat ist nach einer Ausführungsform ein Aufwachssubstrat, auf welchem die Halbleiterschichtenfolgen aufgewachsen sind.

In einer Ausführungsform umfasst der Träger eine Oberseite und eine der Oberseite gegenüberliegende Unterseite.

In einer Ausführungsform sind die Halbleiterschichtenfolgen auf der Oberseite aufgebracht.

In einer Ausführungsform ist der Träger für die in der jeweiligen aktiven Zone erzeugte elektromagnetische Strahlung zumindest teilweise transparent, insbesondere vollständig transparent.

In einer Ausführungsform sind die Leuchtstoffe auf einer Seite des Trägers aufgebracht, die den Halbleiterschichtenfolgen abgewandt ist. Zum Beispiel umfasst der Träger eine Oberseite und eine der Oberseite gegenüberliegende Unterseite. Die Halbleiterschichtenfolgen sind zum Beispiel auf der Oberseite des Trägers aufgebracht. Die Leuchtstoffe sind zum Beispiel auf der Unterseite des Trägers aufgebracht.

In einer Ausführungsform ist der Halbleiterchip als ein Dünnfilmchip ausgebildet.

In einer Ausführungsform ist der Träger aus Saphir gebildet. Der Halbleiterchip kann somit als ein Saphir-Chip bezeichnet werden.

In einer Ausführungsform ist der Halbleiterchip als ein Oberflächenemitter, auch Topemitter genannt, ausgebildet.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass zwei Leuchtstoffe mit jeweils einer unterschiedlichen Konversionseigenschaft vorgesehen sind, wobei die zwei Leuchtstoffe den lichtemittierenden Pixeln einem Schachbrettmuster entsprechend zugeordnet sind.

Dadurch wird insbesondere der technische Vorteil bewirkt, dass eine Farbe des mittels in der Summe mittels des Halbleiterchips emittierten Lichts effizient eingestellt werden kann. Insbesondere kann dadurch in vorteilhafter Weise eine effiziente farbhomogene Ausleuchtung einer Fläche bewirkt werden.

Nach einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Leuchtstoffe den lichtemittierenden Pixeln einem basierend auf den jeweiligen Konversionseigenschaften festgelegten Muster entsprechend zugeordnet sind.

Dadurch wird insbesondere der technische Vorteil bewirkt, dass über das Vorsehen eines entsprechenden Musters eine vorbestimmte spektrale Verteilung des emittierten Lichts bewirkt werden kann.

Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die lichtemittierenden Pixel in einer Matrix aus Spalten und Zeilen angeordnet sind, wobei je Spalte und je Zeile 16, insbesondere 8, lichtemittierende Pixel vorgesehen sind.

Dadurch wird insbesondere der technische Vorteil bewirkt, dass aufgrund dieser gleichmäßigen oder gleichförmigen Anordnung eine effiziente homogene Beleuchtung einer Fläche ermöglicht ist.

Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die lichtemittierenden Pixel in einer Matrix aus Spalten und Zeilen angeordnet sind.

Nach einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Halbleiterchip eine quadratische Form mit einer Kantenlänge von 2,0 mm +/– 10 % aufweist.

Dadurch wird insbesondere der technische Vorteil bewirkt, dass der Halbleiterchip kompakt aufgebaut ist und somit zum Beispiel in Endgeräten, insbesondere in Mobiltelefonen oder allgemein mobilen Endgeräten, effizient eingebaut werden kann.

Nach einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Halbleiterchip eine quadratische Form aufweist.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass eine der Konversionseigenschaften eine Wellenlängenkonversion der in der jeweiligen aktiven Zone erzeugten elektromagnetischen Strahlung in elektromagnetische Strahlung aufweisend eine Farbtemperatur von 6000 K +/– 800 K umfasst, so dass die entsprechend konvertierte elektromagnetische Strahlung einen Farbton im Bereich von Cx = 0,30 bis Cx = 0,37 und von Cy = 0,29 bis Cy = 0,37 des CIE-Normvalenzsystems aufweist, und wobei eine andere der Konversionseigenschaften eine Wellenlängenkonversion der in der jeweiligen aktiven Zone erzeugten elektromagnetischen Strahlung in elektromagnetische Strahlung aufweisend eine Farbtemperatur von 2250 K +/– 500 K umfasst, so dass die entsprechend konvertierte elektromagnetische Strahlung einen Farbton im Bereich von Cx = 0,45 bis Cx = 0,55 und von Cy = 0,40 bis Cy = 0,48 des CIE-Normvalenzsystems aufweist.

Dadurch wird insbesondere der technische Vorteil bewirkt, dass mittels entsprechender Ansteuerung der einzelnen Pixel die in der Summe konvertierte elektromagnetische Farbe einen einstellbaren Farbton aufweist, der zwischen einer kaltweißen Farbe, also einer Farbtemperatur von 6000 Kelvin +– 800 Kelvin, und einer warmweißen Farbe, also einer Farbtemperatur von 2250 Kelvin +– 500 Kelvin, liegt. Ein entsprechend aufgebautes Beleuchtungssystem kann somit in vorteilhafter Weise eine Fläche mit einem Beleuchtungslicht beleuchten, welches eine Farbtemperatur im vorstehend bezeichneten Bereich aufweist.

Nach einer Ausführungsform ist das mobile Endgerät zum Beispiel ein Mobiltelefon.

Nach einer Ausführungsform ist eine Aperturblende vorgesehen, die im Strahlengang des mittels der Projektionsoptik abgebildeten Lichts angeordnet ist. Das heißt also insbesondere, dass die mittels des Halbleiterchips emittierte elektromagnetischen Strahlung erst mittels der Projektionsoptik abgebildet wird, bevor es auf die Aperturblende trifft.

Nach einer Ausführungsform weist die Aperturblende eine kreisförmige Apertur auf. Ein Durchmesser der kreisförmigen Apertur beträgt zum Beispiel 2,1 mm +/– 10%.

Nach einer Ausführungsform weist die Aperturblende eine ovalförmige Apertur auf.

In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die zweite Fläche des zweiten Linsenelements der Aperturblende zugewandt ist.

In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die erste Fläche des ersten Linsenelements der Aperturblende abgewandt ist.

Die Aperturblende ist nach einer Ausführungsform von der Projektionsoptik umfasst.

In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Aperturblende eine Apertur aufweist, wobei die Apertur eine Form aufweist, die einer jeweiligen Streckung einer kreisförmigen Apertur um einen Mittelpunkt der kreisförmigen Apertur um einen ersten Aperturstreckfaktor von 1,1 +/– 10 % in eine radiale erste Streckrichtung und um einen zweiten Aperturstreckfaktor von 0,89 +/– 10 % in eine zur ersten Aperturstreckrichtung senkrecht verlaufende radiale zweite Aperturstreckrichtung entspricht.

Ein Leuchtstoff im Sinne der vorliegenden Erfindung bezeichnet insbesondere eine Leuchtstoffkombination.

Nach einer Ausführungsform ist ein Leuchtstoff zum Beispiel Y3(Al1-xGax)5O12:Ce. Ein Ce-Anteil beträgt zum Beispiel zwischen 0,5 Mol% und 5 Mol%, beispielsweise zwischen 0,5 Mol% und 2,5 Mol%, jeweils bezogen auf die Seltenerdmetalle und einem Gallium-Anteil x zwischen 0 und 0,5.

In einer Ausführungsform ist ein Leuchtstoff zum Beispiel: (Gd,Lu,Tb,Y)3(Al,Ga,D)5(O,X)12:RE, mit X = Halogenid oder ein zweiwertiges Element, D = drei- oder 4-wertiges Element und RE = Seltenerdmetalle als Aktivator, insbesondere Ce mit zum Beispiel einem optionalen Co-Dotierstoff.

In einer Ausführungsform ist der Leuchtstoff zum Beispiel: Y3(Al1-xGax)5O12:Ce. Ein Ce-Anteil beträgt zum Beispiel zwischen 0,5 Mol% und 5 Mol%, beispielsweise zwischen 0,5 Mol% und 3 Mol% jeweils bezogen auf die Seltenerdmetalle und einem Gallium-Anteil x zwischen 0 und 0,5.

In einer Ausführungsform ist der Leuchtstoff zum Beispiel: Sr(SraCa1-a)Si2Al2N6:RE, mit a zwischen 0 und 1, beispielsweise zwischen 0,5 und 1, und RE = Seltenerdmetalle als Aktivator, insbesondere Eu mit zum Beispiel einem optionalen Co-Dotierstoff.

In einer Ausführungsform ist ein Leuchtstoff eine Kombination aus mehreren der vorstehend bezeichneten Leuchtstoffe.

In einer Ausführungsform beträgt ein Abstand zwischen dem Halbleiterchip und der ersten Fläche des ersten Linsenelements 0,173 mm +/– 10 %.

In einer Ausführungsform beträgt eine Dicke des ersten Linsenelements 1,034 mm +/– 10 %.

In einer Ausführungsform beträgt ein Abstand zwischen der zweiten Fläche des ersten Linsenelements und der ersten Fläche des zweiten Linsenelements (also der Abstand zwischen den zwei Linsenelementen) 0,073 mm +/– 10%.

In einer Ausführungsform beträgt eine Dicke des zweiten Linsenelements 2,460 mm +/– 10 %.

In einer Ausführungsform beträgt ein Abstand zwischen der zweiten Fläche des zweiten Linsenelements und der Aperturblende 0,198 mm +/– 10 %.

In einer Ausführungsform emittieren die lichtemittierenden Pixel elektromagnetische Strahlung im Bereich zwischen 440 nm und 470 nm.

In einer Ausführungsform sind die lichtemittierenden Pixel als Oberflächenemitter ausgebildet. Der Halbleiterchip ist insofern insbesondere als ein Oberflächenemitter ausgebildet.

Sofern Saphir als Träger für die lichtemittierenden Pixel verwendet wird, ist nach einer Ausführungsform vorgesehen, dass Seitenflächen des Trägers lichtundurchlässig abgedeckt sind.

Das Ziel ist ein für das menschliche Auge im Wesentlichen weiß erscheinenden Halbleiterchip.

Sofern vorstehend oder nachstehend die Formulierung „Licht“ verwendet ist, soll die Formulierung „elektromagnetische Strahlung“ mitgelesen werden und umgekehrt.

Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden, wobei

1 einen ersten optoelektronischen Halbleiterchip,

2 einen zweiten optoelektronischen Halbleiterchip,

3 eine spektrale Verteilung von mittels eines ersten Leuchtstoffs konvertierter elektromagnetischer Strahlung,

4 eine spektrale Verteilung von mittels eines zweiten Leuchtstoffs konvertierter elektromagnetischer Strahlung,

5 einen jeweiligen Farbort, der in den 3 und 4 gezeigten spektralen Verteilungen bezogen auf das CIE-Normvalenzsystem,

6 ein optoelektronisches Beleuchtungssystem,

7 eine Projektionsoptik,

8 einen ersten Betriebszustand eines dritten optoelektronischen Halbleiterchips,

9 eine Intensitätsverteilung der elektromagnetischen Strahlung, die mittels des im ersten Betriebszustand betriebenen dritten optoelektronischen Halbleiterchips emittiert wird,

10 einen zweiten Betriebszustand des dritten optoelektronischen Halbleiterchips,

11 eine Intensitätsverteilung der elektromagnetischen Strahlung, die mittels des im zweiten Betriebszustand betriebenen dritten optoelektronischen Halbleiterchips emittiert wird,

12 einen dritten Betriebszustand des dritten optoelektronischen Halbleiterchips,

13 eine Intensitätsverteilung der elektromagnetischen Strahlung, die mittels des im dritten Betriebszustand betriebenen dritten optoelektronischen Halbleiterchips emittiert wird,

14 eine Beleuchtungsstärkeverteilung von Beleuchtungslicht, welches aus einer Abbildung durch eine Projektionsoptik der elektromagnetischen Strahlung resultiert, die von dem im ersten Betriebszustand betriebenen dritten optoelektronischen Halbleiterchip emittiert wird,

15 eine Beleuchtungsstärkeverteilung von Beleuchtungslicht, welches aus einer Abbildung durch eine Projektionsoptik der elektromagnetischen Strahlung resultiert, die von dem im zweiten Betriebszustand betriebenen dritten optoelektronischen Halbleiterchip emittiert wird,

16 eine Beleuchtungsstärkeverteilung von Beleuchtungslicht, welches aus einer Abbildung durch eine Projektionsoptik der elektromagnetischen Strahlung resultiert, die von dem im dritten Betriebszustand betriebenen dritten optoelektronischen Halbleiterchip emittiert wird,

17 eine Kamera und

18 ein Endgerät
zeigen.

Im Folgenden können für gleiche Merkmale gleiche Bezugszeichen verwendet werden.

Gemäß der schematischen Schnittdarstellung der 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen ersten optoelektronischen Halbleiterchips 1 näher erläutert. Der optoelektronische Halbleiterchip 1 umfasst eine Halbleiterschichtenfolge 11, 12, 13 mit einer n-leitenden Halbleiterschicht 11, einer aktiven Zone 13 und einer p-leitenden Halbleiterschicht 12.

Ferner umfasst der optoelektronische Halbleiterchip 1 eine n-Kontaktierungsschicht 21, die mit der n-leitenden Halbleiterschicht 11 in direktem Kontakt steht und elektrisch leitend ausgebildet ist, sowie eine p-Kontaktierungsschicht 22, die direkt an die p-leitende Halbleiterschicht 12 angrenzt und ebenfalls elektrisch leitend ausgebildet ist. Der optoelektronische Halbleiterchip 1 umfasst zudem eine erste Isolationsschicht 31, eine zweite Isolationsschicht 32, eine dritte Isolationsschicht 33 und eine vierte Isolationsschicht 34. Die dritte Isolationsschicht 33 ist zwischen der p-leitenden Halbleiterschicht 12 und der n-Kontaktierungsschicht 21 angeordnet und verläuft quer zur Haupterstreckungsebene des optoelektronischen Halbleiterchips 1. Die dritte Isolationsschicht 33 grenzt direkt an alle Seitenflächen der n-Kontaktierungsschicht 21 und der p-leitenden Halbleiterschicht 12. Die dritte Isolationsschicht 33 kann die p-leitende Halbleiterschicht 12 von der n-Kontaktierungsschicht 21 elektrisch und/oder optisch isolieren.

Durch die dritte Isolationsschicht 33 wird insbesondere bewirkt, dass Bereiche der aktiven Zone 13 und der p-leitenden Halbleiterschicht 12 gebildet sind, die voneinander elektrisch isoliert sind, so dass diese Bereiche lichtemittierende Pixel 71, 72 bilden. Diese Pixel 71, 72 weisen somit jeweils eine aktive Zone 13 aufweisende Halbleiterschichtenfolge 11, 12, 13 auf.

Pixel im Sinne der vorliegenden Erfindung können auch als Bildpunkte bezeichnet werden.

Die Pixel 71, 72 sind durch einen Graben 111 voneinander getrennt. Es ist insbesondere möglich, dass die n-Kontaktierungsschicht 21 reflektierend und/oder die dritte Isolationsschicht 33 strahlungsundurchlässig ausgebildet sind, sodass die Pixel 71, 72 optisch voneinander getrennt sind. Ferner ermöglicht der Graben 111 eine optimale elektrische und/oder optische Trennung der Pixel 71, 72.

Die Breite der n-Kontaktierungsschicht 21, das heißt ihre Ausdehnung entlang einer gedachten Verbindungslinie zwischen den Mittelpunkten zweier benachbarter Pixel 71, 72, kann hierbei zum Beispiel in einem Bereich von wenigstens 2 µm bis höchstens 10 µm liegen. Ferner kann der laterale Abstand zweier benachbarter Pixel 71, 72 entlang einer gedachten Verbindungslinie zwischen den Mittelpunkten dieser benachbarten Pixel 71, 72 zum Beispiel in einem Bereich von wenigstens 5 µm bis höchstens 20 µm liegen.

Die zweite 32 und die dritte Isolationsschicht 33 verlaufen jeweils quer zur Haupterstreckungsebene der Halbleiterschichtenfolge 11, 12, 13. Mit anderen Worten, die zweite und die dritte Isolationsschicht 32, 33 sind jeweils an den Seitenflanken 70 der Pixel 71, 72 angeordnet.

Ferner umfasst der optoelektronische Halbleiterchip 1 eine Metallisierungsschicht 23, die auf der zweiten 32 und dritten Isolationsschicht 33 angeordnet ist. Die Metallisierungsschicht 23 ist elektrisch nicht mit der Halbleiterschichtenfolge 11, 12, 13, der n-Kontaktierungsschicht 21 und/oder der p-Kontaktierungsschicht 22 verbunden.

Der optoelektronische Halbleiterchip 1 kann zudem einen Aufwachsträger 7 umfassen. Der Aufwachsträger 7 kann beispielsweise mit Saphir oder einem anderen Material, welches sich zum Aufwachsen von Halbleiterschichtenfolgen 11, 12, 13 eignet, gebildet sein. Es ist jedoch auch möglich, dass der optoelektronische Halbleiterchip 1 keinen Träger 7 umfasst. Bevorzugt ist der Aufwachsträger 7 aus einem Material gebildet, das strahlungsdurchlässig für die von der aktiven Zone 13 emittierte elektromagnetische Strahlung ausgebildet ist. Bevorzugt strahlt der optoelektronische Halbleiterchip 1 dann in Richtung des Aufwachsträgers 7 ab.

Der Aufwachsträger 7, der allgemein zum Beispiel ein Träger sein kann, umfasst eine Oberseite 7a und einer der Oberseite gegenüberliegende Unterseite 7c, die auch als eine Bodenseite bezeichnet werden kann. Die Halbleiterschichtenfolge 11, 12, 13 ist auf der Oberseite 7a aufgebracht mit der n-leitenden Halbleiterschicht 11 als erste Halbleiterschicht.

Der optoelektronische Halbleiterchip 1 umfasst zwei verschieden ausgebildete Leuchtstoffe 80, 81. Das heißt, dass die beiden Leuchtstoffe 80, 81 jeweils eine unterschiedliche Konversionseigenschaft aufweisen. Zum Beispiel unterscheidet sich eine Farbtemperatur des mittels der Leuchtstoffe 80, 81 jeweiligen konvertierten Lichts.

Nach einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Leuchtstoff 80 auf einer Deckfläche 22a der p-Kontaktierungsschicht 22 des Pixels 72 aufgebracht ist.

Nach einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Leuchtstoff 81 auf einer Deckfläche 22a der p-Kontaktierungsschicht 22 des Pixels 71 aufgebracht ist.

Der Leuchtstoff 80, 81 ist nach einer Ausführungsform als eine Leuchtstoffschicht auf die entsprechende Deckfläche 22a aufgebracht.

Das heißt also, dass zum Beispiel der Leuchtstoff 81 dem Pixel 71 zugeordnet ist. Der Leuchtstoff 80 ist dem Pixel 72 zugeordnet.

Die beiden Leuchtstoffe 80, 81 sind zum Beispiel auf der Bodenseite 7c des Aufwachsträgers 7 aufgebracht. Hierbei sind die beiden Leuchtstoffe 80, 81 derart auf der Bodenseite oder Unterseite 7c des Aufwachsträgers 7 aufgebracht, dass sie den Pixeln 71, 72 jeweils zugewandt und gegenüberliegend angeordnet sind. Diese Ausführungsform ist besonders sinnvoll, wenn der Aufwachsträger 7 für die erzeugte elektromagnetische Strahlung zumindest teilweise strahlungsdurchlässig ist.

In 1 sind beide Möglichkeiten (Aufbringen auf der Deckschicht 22a und auf der Unterseite 7c) gezeichnet, wobei dem Fachmann klar ist, dass abhängig davon, wohin eine Hauptemissionsrichtung oder Hauptabstrahlrichtung der in der jeweiligen aktiven Zone 13 erzeugte elektromagnetischen Strahlung zeigt, in dieser Richtung dann auch der Leuchtstoff 80, 81 vorgesehen wird.

Durch entsprechende Ansteuerung der beiden Pixel 71, 72 kann somit elektromagnetische Strahlung in der jeweiligen aktiven Zone 13 erzeugt werden. Diese erzeugte elektromagnetische Strahlung 13 wird durch die Leuchtstoffe 80, 81 konvertiert. Die entsprechende elektromagnetische Strahlung wird als konvertierte elektromagnetische Strahlung bezeichnet.

Da die Konversionseigenschaften der Leuchtstoffe 80, 81 unterschiedlich sind, wird sich somit auch die entsprechende konvertierte elektromagnetische Strahlung voneinander unterscheiden. So kann zum Beispiel die mittels des Leuchtstoffs 80 konvertierte elektromagnetische Strahlung eine Farbtemperatur von 6000 K +– 800 K umfassen, so dass die konvertierte elektromagnetische Strahlung einen Farbton im Bereich Cx = 0,30 bis Cx = 0,37 und von Cy = 0,29 bis Cy = 0,37 des CIE-Normvalenzsystems aufweist.

Zum Beispiel ist vorgesehen, dass die mittels des Leuchtstoffs 81 konvertierte elektromagnetische Strahlung eine Farbtemperatur von 2250 K +– 500 K aufweist, so dass die konvertierte elektromagnetische Strahlung eine Farbtemperatur im Bereich von Cx = 0,45 bis Cx = 0,55 und von Cy = 0,40 bis Cy = 0,48 des CIE-Normvalenzsystems aufweist.

In der Summe wird es dann zu einer Farbmischung der jeweiligen konvertierten elektromagnetischen Strahlung kommen abhängig insbesondere davon, wie die jeweiligen Intensitäten der konvertierte elektromagnetischen Strahlungen sind.

Die konvertierte elektromagnetische Strahlung wird nach einer Ausführungsform mittels einer Projektionsoptik abgebildet, wie sie vor- oder nachstehend beschrieben ist.

In der in 1 gewählten Darstellung sind lediglich zwei Pixel 71, 72 gezeigt. Der Halbleiterchip 1 umfasst nach einer Ausführungsform mehr als zwei Pixel. Zum Beispiel sind die Pixel in einer Matrix angeordnet, die aus Spalten und Zeilen gebildet ist. Zum Beispiel sind je Spalte und je Zeile 16, insbesondere 8, lichtemittierende Pixel vorgesehen.

2 zeigt einen zweiten optoelektronischen Halbleiterchip 201 in einer Draufsicht.

Der zweite Halbleiterchip 201 ist im Vergleich zum ersten Halbleiterchip der 1 vereinfachter und schematischer dargestellt. Auf eine explizite Darstellung der Halbleiterschichtenfolgen und der aktiven Zonen, so wie es noch im Detail in 1 gezeigt ist, wurde der Übersicht wegen abgesehen.

Der zweite optoelektronische Halbleiterchip 201 umfasst mehrere lichtemittierende Pixel 203, die einzeln ansteuerbar sind. Die mehreren lichtemittierenden Pixel sind in einer Matrix angeordnet, wobei die Matrix aus Zeilen und Spalten gebildet ist. Die Matrix umfasst 6·6 lichtemittierende Pixel. Das heißt, dass je Zeile und je Spalte sechs lichtemittierende Pixel vorgesehen sind.

Den Pixeln 203 ist jeweils ein Leuchtstoff zugeordnet, wobei für den optoelektronischen Halbleiterchip 201 zwei verschieden ausgebildete Leuchtstoffe verwendet sind. Das heißt, dass der optoelektronische Halbleiterchip 201 einen ersten Leuchtstoff und einen zweiten Leuchtstoff umfasst, die jeweils eine unterschiedliche Konversionseigenschaft aufweisen.

Der erste Leuchtstoff konvertiert elektromagnetische Strahlung, die mittels der aktiven Zone eines lichtemittierenden Pixels emittiert wird, in elektromagnetische Strahlung, die eine spektrale Verteilung aufweist, wie sie in 3 gezeigt ist.

Der zweite Leuchtstoff konvertiert die elektromagnetische Strahlung, die mittels der aktiven Zone eines lichtemittierenden Pixels erzeugt wird, in elektromagnetische Strahlung, die eine spektrale Verteilung aufweist, wie sie in 4 gezeigt ist.

Der erste Leuchtstoff ist zum Beispiel Y3(Al1-xGax)5O12:Ce. Ein Ce-Anteil beträgt zum Beispiel zwischen 0,5 Mol% und 5 Mol%, beispielsweise zwischen 0,5 Mol% und 2,5 Mol%, jeweils bezogen auf die Seltenerdmetalle und einem Gallium-Anteil x zwischen 0 und 0,5.

In einer Ausführungsform ist der erste Leuchtstoff zum Beispiel:
(Gd,Lu,Tb,Y)3(Al,Ga,D)5(O,X)12:RE, mit X = Halogenid oder ein zweiwertiges Element, D = drei- oder 4-wertiges Element und RE = Seltenerdmetalle als Aktivator, insbesondere Ce mit zum Beispiel einem optionalen Co-Dotierstoff.

Aufgrund der spektralen Verteilung kann der erste Leuchtstoff auch als ein kaltweißer Leuchtstoff bezeichnet werden.

Der zweite Leuchtstoff ist zum Beispiel zum Beispiel:
Y3(Al1-xGax)5O12:Ce. Ein Ce-Anteil beträgt zum Beispiel zwischen 0,5 Mol% und 5 Mol%, beispielsweise zwischen 0,5 Mol% und 3 Mol% jeweils bezogen auf die Seltenerdmetalle und einem Gallium-Anteil x zwischen 0 und 0,5.

In einer Ausführungsform ist der zweite Leuchtstoff zum Beispiel:
Sr(SraCa1-a)Si2Al2N6:RE, mit a zwischen 0 und 1, beispielsweise zwischen 0,5 und 1, und RE = Seltenerdmetalle als Aktivator, insbesondere Eu mit zum Beispiel einem optionalen Co-Dotierstoff.

In einer Ausführungsform ist der zweite Leuchtstoff zum Beispiel:
(Gd,Lu,Tb,Y)3(Al,Ga,D)5(O,X)12:RE, mit X = Halogenid oder ein zweiwertiges Element, D = drei- oder 4-wertiges Element und RE = Seltenerdmetalle als Aktivator, insbesondere Ce mit zum Beispiel einem optionalen Co-Dotierstoff.

Aufgrund der spektralen Verteilung kann der zweite Leuchtstoff auch als ein warmweißer Leuchtstoff bezeichnet werden.

Es ist vorgesehen, dass diese zwei Leuchtstoffe den lichtemittierenden Pixel 203 einem Schachbrettmuster entsprechend zugeordnet sind.

Zeichnerisch ist dies wie folgt dargestellt: ein Pixel 203, welchem der erste Leuchtstoff zugeordnet ist, wird zusätzlich noch mit dem Bezugszeichen 205 bezeichnet.

Ein lichtemittierendes Pixel 203, welchem der zweite Leuchtstoff zugeordnet ist, wird zusätzlich noch mit dem Bezugszeichen 207 bezeichnet.

Um die unterschiedliche Farbe der konvertierten elektromagnetischen Strahlung zeichnerisch darzustellen, wurden unterschiedliche Schraffuren verwendet.

Da die lichtemittierenden Pixel 203 einzeln ansteuerbar sind, ist es somit in vorteilhafter Weise ermöglicht, zum Beispiel ausschließlich die lichtemittierenden Pixel 205 oder ausschließlich die lichtemittierenden Pixel 207 anzuschalten. Entsprechend kann dadurch in vorteilhafter Weise der optoelektronische Halbleiterchip 201 Licht mit zwei unterschiedlichen Farbtemperaturen emittieren.

Abhängig von einer Anzahl an aktivierten lichtemittierenden Pixeln 207 und einer Anzahl an aktivierten lichtemittierenden Pixeln 205 kann zum Beispiel in vorteilhafter Weise eine bestimmte Farbtemperatur des mittels des Halbleiterchips 201 emittierten Lichts eingestellt werden, wobei diese Farbtemperatur zwischen den beiden Farbtemperaturen des jeweiligen konvertierten Lichts entsprechend bei ausschließlicher Aktivierung der lichtemittierenden Pixel 205 und bei ausschließlicher Aktivierung der lichtemittierenden Pixel 207 liegt.

3 zeigt eine spektrale Verteilung einer durch den vorstehend bezeichneten ersten Leuchtstoff konvertierten elektromagnetischen Strahlung.

Das Bezugszeichen 301 zeigt auf die Abszisse. Das Bezugszeichen 305 zeigt auf die Ordinate. Aufgetragen ist die Intensität in willkürlichen Einheiten über die Wellenlängen in Nanometern.

Der spektrale Verlauf ist mit dem Bezugszeichen 307 gekennzeichnet.

4 zeigt eine spektrale Verteilung einer durch den vorstehend bezeichneten zweiten Leuchtstoff konvertierten elektromagnetischen Strahlung.

Das Bezugszeichen 401 zeigt auf die Abszisse. Das Bezugszeichen 405 zeigt auf die Ordinate. Aufgetragen ist die Intensität in willkürlichen Einheiten über die Wellenlänge in Nanometern. Der spektrale Verlauf ist mit dem Bezugszeichen 407 gekennzeichnet.

Zu erkennen ist, dass sich die beiden spektralen Verläufe 307, 407 voneinander unterscheiden. Zum Beispiel liegt ein globales Maximum der spektralen Verteilung 307 bei etwa 450 nm. Zum Beispiel liegt ein globales Maximum der spektralen Verteilung 407 bei etwa 600 nm. Dies hat seine Ursache insbesondere in den unterschiedlichen Konversionseigenschaften der beiden Leuchtstoffe.

5 zeigt eine graphische Darstellung des CIE-Normvalenzsystems, welches auch als CIE-Normfarbsystem bezeichnet werden kann.

Das Bezugszeichen 501 zeigt auf die Cx-Achse des CIE-Normvalenzsystems. Das Bezugszeichen 503 zeigt auf die Cy-Achse des CIE-Normvalenzsystems.

Das Bezugszeichen 505 zeigt auf die Planckkurve im CIE-Normvalenzsystem.

Ein erster Ort 507 auf der Planckkurve 505 entspricht einer Farbtemperatur im CIE-Normvalenzsystem einer elektromagnetischen Strahlung aufweisend die spektrale Verteilung 307, wie sie in 3 gezeigt ist.

Ein zweiter Ort 509 auf der Planckkurve 505 entspricht einer Farbtemperatur im CIE-Normvalenzsystem einer elektromagnetischen Strahlung aufweisend die spektrale Verteilung 407, wie sie in 4 gezeigt ist.

Die beiden Orte 507, 509 können, müssen aber nicht exakt auf der Planckkurve 505 liegen. Zum Beispiel ist im Rahmen der Erfindung auch eine Abweichung von 10 % von der Planckkurve 505 zulässig. Es ist also beispielsweise eine jeweilige spektrale Verteilung 307, 407 vorgesehen, deren Farbort in einem Bereich von 10 % um die Plankkurve 505 liegt.

Das Bezugszeichen 511 zeigt auf eine Mischgerade, auf der diejenigen Farborte der mittels des Halbleiterchips 201 emittierten (und somit konvertierten) elektromagnetischen Strahlung liegen, die durch entsprechende Ansteuerung der beiden lichtemittierenden Pixel 205, 207 eingestellt werden können.

Das heißt also, dass der optoelektronische Halbleiterchip 201 bei entsprechender Ansteuerung der lichtemittierenden Pixel 205, 207 Licht emittieren kann, welches einen Farbort aufweist, der auf der Mischgeraden 511 liegt.

6 zeigt eine vereinfacht dargestellte seitliche Schnittansicht eines optoelektronischen Beleuchtungssystems 601.

Das Beleuchtungssystem 601 umfasst einen optoelektronischen Halbleiterchip 603. Der Übersicht halber ist der optoelektronische Halbleiterchip 603 sehr vereinfacht in Form eines dicken Strichs dargestellt. Die weiteren Elemente des Halbleiterchips 603 sind der Übersicht halber nicht dargestellt. Dennoch handelt es sich bei dem Halbleiterchip 603 um einen optoelektronischen Halbleiterchip, wie er vorstehend oder nachstehend beschrieben ist. Zum Beispiel ist der Halbleiterchips 603 analog zum Halbleiterchip 1 oder zum Halbleiterchip 201 ausgebildet.

Das optoelektronische Beleuchtungssystem 601 umfasst eine Projektionsoptik 605 zum Abbilden von mittels eines optoelektronischen Halbleiterchips emittierter elektromagnetischer Strahlung.

Die Projektionsoptik 605 ist also ausgebildet, die elektromagnetische Strahlung, welche mittels des Halbleiterchips 603 emittiert wird, abzubilden. Die Projektionsoptik 605 bildet diese elektromagnetische Strahlung auf eine Fläche 609 ab. Ein Strahlengang der mittels des Halbleiterchips 603 emittierter elektromagnetischer Strahlung durch die Projektionsoptik 605 auf die Fläche 609 ist symbolisch mittels mehrerer Lichtstrahlen 607 dargestellt.

Die Projektionsoptik 605 umfasst ein erstes Linsenelement 611 und ein zweites Linsenelement 613. Die beiden Linsenelemente 611, 613 sind beabstandet zueinander angeordnet. Der Abstand beträgt zum Beispiel 0,073 mm +/– 10 %.

Das erste Linsenelement 611 weist eine erste lichtbrechende Fläche 615 auf. Das erste Linsenelement 611 weist eine zweite lichtbrechende Fläche 617 auf. Die erste Fläche 615 liegt der zweiten Fläche 617 gegenüber. Die erste Fläche 615 ist somit der zweiten Fläche 617 zugewandt und umgekehrt.

Das zweite Linsenelement 613 weist eine lichtbrechende Fläche 619 und eine zweite lichtbrechende Fläche 621 auf. Die beiden lichtbrechenden Flächen 619, 621 liegen einander gegenüber und sind einander zugewandt.

Die zweite Fläche 617 des ersten Linsenelements 611 ist der ersten Fläche 619 des zweiten Linsenelements 613 zugewandt.

Die erste lichtbrechende Fläche 615 des ersten Linsenelements 611 weist einen asphärenförmigen Flächenabschnitt 623 auf, der eine asphärische Linse bildet. Diese asphärische Linse wird im Folgenden ebenfalls mit dem Bezugszeichen 623 bezeichnet.

Die zweite lichtbrechende Fläche 617 des ersten Linsenelements 611 weist einen asphärenförmigen Flächenabschnitt 625 auf, wobei der Flächenabschnitt 625 eine asphärische Linse bildet. Diese asphärische Linse wird im Folgenden ebenfalls mit dem Bezugszeichen 625 bezeichnet.

Die erste lichtbrechende Fläche 619 des zweiten Linsenelements 613 weist einen asphärenförmigen Flächenabschnitt 627 auf. Der asphärenförmige Flächenabschnitt 627 bildet eine asphärische Linse. Diese asphärische Linse wird im Folgenden ebenfalls mit dem Bezugszeichen 627 bezeichnet.

Die zweite lichtbrechende Fläche 621 des zweiten Linsenelements 613 weist einen asphärenförmigen Flächenabschnitt 629 auf. Der asphärenförmige Flächenabschnitt 629 bildet eine asphärische Linse. Diese asphärische Linse wird im Folgenden ebenfalls mit dem Bezugszeichen 629 bezeichnet.

Die jeweiligen optischen Achsen der beiden Linsenelemente 611, 613 sind kollinear zueinander angeordnet und liegen somit entlang einer gemeinsamen Achse. Diese gemeinsame optische Achse ist mit dem Bezugszeichen 631 bezeichnet.

Elektromagnetische Strahlung, die mittels des Halbleiterchips 603 emittiert wird, wird somit zuerst durch das erste Linsenelement 611 strahlen, dann durch das zweite Linsenelement 613 und dann entsprechend auf die Fläche 609 abgebildet werden. Das heißt, dass die mittels des Halbleiterchips 603 emittierte elektromagnetische Strahlung mittels der vier asphärischen Linsen 623, 625, 627, 629 auf die Fläche 609 abgebildet wird.

Zwischen der Fläche 609 und der zweiten Fläche 621 des zweiten Linsenelements 613 ist eine Aperturblende 633 vorgesehen. Ein Abstand zwischen der Aperturblende 633 und der zweiten lichtbrechenden Fläche 621 des zweiten Linsenelements 613 beträgt zum Beispiel 0,198 mm +/– 10 %.

Eine Apertur 634 der Aperturblende 633 ist zum Beispiel kreisförmig oder oval. Eine kreisförmige Aperturblende 633 weist zum Beispiel einen Durchmesser von 2,1 mm +/– 10 % auf.

Die asphärische Linse 623 der ersten lichtbrechenden Fläche 615 des ersten Linsenelements 611 ist nach einer Ausführungsform durch folgende Formel festgelegt: wobei z die Pfeilhöhe in mm ist, r der radiale Abstand zur optischen Achse des ersten Linsenelements ist, c die Scheitelkrümmung ist mit c = 1/R, wobei R der Scheitelradius ist mit R = –5,187 mm +/– 10 %, wobei k die konische Konstante ist mit k = 8,381 +/– 10%, wobei α1 = 0,000 +/– 0,001, α2 = –0,005 +/– 10 %, α3 = –0,011 +/– 10 %, α4 = –0,001 +/– 10 %, α5 = 0,0001 +/– 10 %, α6 = 0,0002 +/– 10 %, α7 = 0,0003 +/– 10 %, α8 = –2,092e–005 +/– 10 %.

Die asphärische Linse 625 der zweiten lichtbrechenden Fläche 617 des ersten Linsenelements 611 ist nach einer Ausführungsform durch folgende Formel festgelegt: wobei z die Pfeilhöhe in mm ist, r der radiale Abstand zur optischen Achse des ersten Linsenelements ist, c die Scheitelkrümmung ist mit c = 1/R, wobei R der Scheitelradius ist mit R = 3,426 mm +/– 10 %, wobei k die konische Konstante ist mit k = –8,413 +/– 10%, wobei α1 = 0,000 +/– 0,001, α2 = –0,124 +/– 10 %, α3 = 0,013 +/– 10 %, α4 = 0,010 +/– 10 %, α5 = –5,688e–005 +/– 10 %, α6 = –0,0002 +/– 10 %, α7 = –0,0001 +/– 10 %, α8 = 1,605e–005 +/– 10 %.

Die asphärische Linse 627 der ersten lichtbrechenden Fläche 619 des zweiten Linsenelements 613 ist nach einer Ausführungsform durch folgende Formel festgelegt: wobei z die Pfeilhöhe in mm ist, r der radiale Abstand zur optischen Achse des ersten Linsenelements ist, c die Scheitelkrümmung ist mit c = 1/R, wobei R der Scheitelradius ist mit R = –1,316 mm +/– 10 %, wobei k die konische Konstante ist mit k = –0,595 +/– 10%, wobei α1 = 0,000 +/– 0,001, α2 = 0,028 +/– 10 %, α3 = –0,003 +/– 10 %, α4 = 0,001 +/– 10 %, α5 = 0,0006 +/– 10 %, α6 = 9,062e–006 +/– 10 %, α7 = 2,451e–006 +/– 10 %, α8 = –1,130e–005 +/– 10 %.

Die asphärische Linse 629 der zweiten lichtbrechenden Fläche 621 des zweiten Linsenelements 613 ist nach einer Ausführungsform durch folgende Formel festgelegt: wobei z die Pfeilhöhe in mm ist, r der radiale Abstand zur optischen Achse des ersten Linsenelements ist, c die Scheitelkrümmung ist mit c = 1/R, wobei R der Scheitelradius ist mit R = 2,923 mm +/– 10 %, k die konische Konstante ist mit k = 1,617 +/– 10%, wobei α1 = 0,000 +/– 0,001, α2 = 0,044 +/– 10 %, α3 = –0,077 +/– 10 %, α4 = –0,009 +/– 10 %, α5 = 0,006 +/– 10 %, α6 = 0,003 +/– 10 %, α7 = 0,0009 +/– 10 %, α8 = –0,001 +/– 10 %.

Nach einer Ausführungsform ist das erste Linsenelement 611 ein Spritzgussbauteil, insbesondere ein Spritzgussbauteil aus Polycarbonat.

Nach einer Ausführungsform ist das zweite Linsenelement 613 ein Spritzgussbauteil, insbesondere ein Spritzgussbauteil aus Polycarbonat.

Durch das Vorsehen einer Projektionsoptik 605, wie sie vorstehend beschrieben ist, wird zum Beispiel der technische Vorteil bewirkt, dass das mittels des Halbleiterchips 603 emittierte Licht effizient auf die Fläche 609 abgebildet werden kann. Die Fläche 609 kann somit in vorteilhafter Weise effizient beleuchtet werden. Insbesondere ist es so in vorteilhafter Weise ermöglicht, dass die Fläche 609 homogen und insbesondere farbhomogen beleuchtet wird.

Die Fläche 609 ist zum Beispiel als Platzhalter für eine zu beleuchtende Szene zu verstehen. Eine Szene ist zum Beispiel eine Anordnung aus einem oder mehreren Objekten und einer oder mehreren Personen. Bei ungünstigen Lichtverhältnissen ist es zum Beispiel sinnvoll, eine solche Szene zu beleuchten, um mittels einer Kamera ein ausreichend beleuchtetes Bild dieser Szene aufnehmen zu können. Durch das Vorsehen eines optoelektronischen Beleuchtungssystems 601, wie es vorstehend beschrieben ist, kann eine solche Szene effizient beleuchtet werden. Insbesondere kann eine Farbtemperatur des Beleuchtungslichts effizient eingestellt werden. Dies aufgrund des Vorsehens eines Halbleiterchips aufweisend unterschiedlich ausgebildete Leuchtstoffe, wie er vorstehend oder nachstehend beschrieben ist. Durch das Einstellen einer bestimmten Farbtemperatur des Beleuchtungslichts, also die auf die Fläche 609 abgebildete elektromagnetische Strahlung, kann zum Beispiel in vorteilhafter Weise ein Farbstich im aufgenommenen Bild vermieden werden. Zum Beispiel kann durch ein Einstellen einer bestimmten Farbtemperatur ein Gesicht in einem unter dem entsprechenden Beleuchtungslicht aufgenommenen Bild einen für den menschlichen Betrachter natürlichen Farbton aufweisen.

Die Fläche 609 ist also in der realen Anwendung in der Regel von dem Beleuchtungssystem 601 deutlich weiter entfernt als es in der 6 dargestellt ist.

Insbesondere wird der technische Vorteil bewirkt, dass eine farbhomogene Abbildung erzielt wird. Insbesondere wird der technische Vorteil bewirkt, dass eine definierte Beleuchtungsstärkeverteilung auf der zu beleuchtenden Fläche 609 (Zielfläche oder Zielbereich) eingestellt werden kann.

Vorzugsweise wird respektive ist eine Beleuchtungsstärkeverteilung eingestellt, die in den äußersten Ecken der Fläche 609 jeweils eine Beleuchtungsstärke zwischen 20 % und 40 % bezogen auf eine Beleuchtungsstärke in der Mitte der Fläche 609 aufweist, insbesondere sofern alle lichtemittierenden Pixel aktiviert sind, also Licht emittieren.

Vorzugsweise wird respektive ist eine Beleuchtungsstärkeverteilung eingestellt, die in den äußersten Ecken der Fläche 609 jeweils eine Beleuchtungsstärke derart aufweist, dass ein Mittelwert über die jeweiligen Beleuchtungsstärken (bei einer viereckigen Fläche also den Mittelwert über die vier Ecken) zwischen 20 % und 40 % bezogen auf eine Beleuchtungsstärke in der Mitte der Fläche 609 beträgt, insbesondere sofern alle lichtemittierenden Pixel aktiviert sind, also Licht emittieren.

An dieser Stelle wird angemerkt, dass die in 6 gezeigten und beschriebenen Elemente auch jedes einzeln für sich offenbart sind.

7 zeigt eine zweite Projektionsoptik 701 zum Abbilden von mittels eines optoelektronischen Halbleiterchips emittierter elektromagnetischer Strahlung.

Die Projektionsoptik 701 umfasst ein erstes Linsenelement 703 und ein zweites Linsenelement 705, die beabstandet zueinander angeordnet sind. In der in 7 gezeigten Darstellung der Projektionsoptik 701 mag zwar der Eindruck entstehen, dass die beiden Linsenelemente 703, 705 als ein gemeinsames Bauteil ausgebildet sind. Dennoch wird explizit darauf hingewiesen, dass die beiden Linsenelemente 703, 705 als körperlich voneinander getrennt ausgebildete Bauteile sind.

Das erste Linsenelement 703 weist eine erste lichtbrechende Fläche 706 auf. Das erste Linsenelement 703 weist eine zweite lichtbrechende Fläche 707 auf, die der ersten lichtbrechenden Fläche 706 gegenüberliegt.

Das zweite Linsenelement 705 weist eine erste lichtbrechende Fläche 709 auf. Das zweite Linsenelement 705 weist eine zweite lichtbrechende Fläche 711 auf, die der ersten lichtbrechende Fläche 709 gegenüberliegt.

Die beiden Linsenelemente 703, 705 sind derart angeordnet, dass die zweite lichtbrechende Fläche 707 des ersten Linsenelements 703 der ersten lichtbrechenden Fläche 709 des zweiten Linsenelements 705 zugewandt ist.

Die vier lichtbrechenden Flächen 706, 707, 709 und 711 weisen jeweils einen asphärenförmigen Flächenabschnitt auf, so dass der jeweilige Flächenabschnitt eine asphärische Linse bildet.

Aufgrund der in 7 gewählten Darstellung der Projektionsoptik 701 ist die asphärische Linse der ersten lichtbrechenden Fläche 706 des ersten Linsenelements 703 nicht sichtbar.

Die asphärische Linse der zweiten lichtbrechenden Fläche 707 des ersten Linsenelements 703 ist mit dem Bezugszeichen 713 gekennzeichnet.

Die asphärische Linse der ersten lichtbrechenden Fläche 709 des zweiten Linsenelements 705 ist mit dem Bezugszeichen 715 gekennzeichnet.

Die asphärische Linse der zweiten lichtbrechenden Fläche 711 des zweiten Linsenelements 705 ist mit dem Bezugszeichen 717 gekennzeichnet.

Die asphärische Linse der ersten lichtbrechenden Fläche 706 weist eine Form auf, die aus der Asphärenform der asphärischen Linse 623 der ersten lichtbrechenden Fläche 615 des ersten Linsenelements 611 der Projektionsoptik 605 durch eine Streckung um den Linsenschwerpunkt (aus zeichnerischen Gründen nicht dargestellt) des ersten Linsenelements 611 in eine erste radiale Streckrichtung um einen Streckfaktor von 1,1 +– 10 % und in eine radiale zweite Streckrichtung, die senkrecht zur ersten Streckrichtung verläuft, um einen Streckfaktor von 0,89 +– 10 % hervorgeht.

Die asphärische Linse 713 der zweiten lichtbrechenden Fläche 707 des ersten Linsenelements 703 geht aus der Asphärenform der asphärischen Linse 625 der zweiten lichtbrechenden Fläche 617 des ersten Linsenelements 611 der Projektionsoptik 605 durch die vorstehend im Zusammenhang mit der asphärischen Linse der ersten lichtbrechenden Fläche 706 des ersten Linsenelements 703 beschriebenen Streckung mit den gleichen Streckfaktoren analog hervor.

Die asphärische Linse 715 der ersten lichtbrechenden Fläche 709 des zweiten Linsenelements 705 geht aus der Asphärenform der asphärischen Linse 627 der ersten lichtbrechenden Fläche 619 des zweiten Linsenelements 613 der Projektionsoptik 605 durch die im Zusammenhang mit der asphärischen Linse der ersten lichtbrechenden Fläche 706 respektive der asphärische Linse 713 der zweiten lichtbrechenden Fläche 707 des ersten Linsenelements 703 beschriebenen Streckung mit den gleichen Streckfaktoren analog hervor.

Eine Form der asphärischen Linse 717 der zweiten lichtbrechenden Fläche 711 des zweiten Linsenelements 705 geht analog aus der Asphärenform der asphärische Linse 629 der zweiten lichtbrechenden Fläche 621 des zweiten Linsenelements 613 der Projektionsoptik 605 durch die vorbezeichnete Streckung mit den gleichen Streckfaktoren analog hervor.

Zur Veranschaulichung sind exemplarisch für die asphärische Linse 717 ein Linsenschwerpunkt 723 der zweiten Linse 717 der zweiten lichtbrechenden Fläche 711 des zweiten Linsenelements 705, eine erste radiale Streckrichtung 719 und eine radiale zweite Streckrichtung 721, die senkrecht zur ersten Streckrichtung 719 verläuft, eingezeichnet.

Die beiden Linsenelemente 703, 705 sind analog zu den Linsen 611, 613 der Projektionsoptik 605 mit ihren jeweiligen optischen Achsen kollinear angeordnet, sie weisen also eine gemeinsame optische Achse 631 auf.

In einer Ausführungsform umfasst die zweite Projektionsoptik 701 eine Aperturblende (nicht gezeigt). Die Aperturblende ist zum Beispiel analog zu der ersten Projektionsoptik 605 der zweiten Fläche 621 des zweiten Linsenelements 613 zugewandt. Die Aperturblende ist zum Beispiel im Strahlengang des mittels der zweiten Projektionsoptik 701 abgebildeten Lichts angeordnet.

Nach einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Aperturblende der zweiten Projektionsoptik 701 analog zu der vorstehend beschriebenen Streckung um die entsprechenden Streckfaktoren gestreckt ist. Somit wird eine ursprünglich kreisförmige Apertur zu einer ovalen Apertur.

Das heißt also, dass nach einer Ausführungsform eine Projektionsoptik vorgesehen ist, die ovale asphärische Linsen aufweist, die aus den im Zusammenhang mit der Projektionsoptik 605 beschriebenen rotationssymmetrischen asphärischen Linsen durch die entsprechende vorbezeichnete Streckung hervorgehen.

Nach einer Ausführungsform liegt ein Wert für den ersten Streckfaktor in die erste Streckrichtung 719 im Bereich von 1,1 +– 10 %.

Nach einer Ausführungsform liegt ein Wert für den zweiten Streckfaktor in die zweite Streckrichtung 721 in einem Bereich von 0,89 +– 10 %.

8 zeigt einen ersten Betriebszustand eines dritten optoelektronischen Halbleiterchips 801 in einer Draufsicht.

Der vereinfacht dargestellte optoelektronische Halbleiterchip 801 weist eine quadratische Form und mehrere einzelne ansteuerbare lichtemittierende Pixel auf. Die einzeln ansteuerbaren lichtemittierenden Pixel 803 sind in einer Matrix angeordnet, die durch 16 Spalten und 16 Zeilen gebildet ist. Das heißt, dass je Spalte und je Zeile jeweils 16 lichtemittierende Pixel 803 vorgesehen sind.

Den Pixeln 803 ist jeweils ein Leuchtstoff zugeordnet, wobei die zugeordneten Leuchtstoffe jeweils zumindest teilweise eine unterschiedliche Konversionseigenschaft aufweisen.

Zur Orientierung ist ein Koordinatensystem 805 eingezeichnet. Das Koordinatensystem 805 ist ein x-y-z-Koordinatensystem. Das Bezugszeichen 807 zeigt auf die x-Achse. Das Bezugszeichen 809 zeigt auf die y-Achse. Das Bezugszeichen 811 zeigt auf die z-Achse.

Der Chip 801 liegt in der x-y-Ebene.

Ferner sind in den Zeichnungen der 8 bis 13 Verbindungslinien zwischen den Mittelpunkten der gegenüberliegenden Kanten des quadratischen Halbleiterchips 801 eingezeichnet. Dies hat lediglich zeichnerische Gründe, um den Mittelpunkt des Halbleiterchips 801 unmittelbar kenntlich zu machen. In der Realität sind diese Linien nicht vorhanden.

In dem ersten Betriebszustand des Halbleiterchips 801 sind sämtliche 16·16 lichtemittierenden Pixel 803 aktiviert, leuchten also.

9 zeigt die diesem ersten Betriebszustand entsprechende Intensitätsverteilung des emittierten Lichts.

10 zeigt den optoelektronischen Halbleiterchip 801 in einem zweiten Betriebszustand. Hierbei sind lediglich 4·4 lichtemittierende Pixel 803 im Zentrum des Halbleiterchips 801 aktiviert, also leuchten nur diese 16 lichtemittierenden Pixel. Dieser Bereich im Zentrum des Halbleiterchips 801 ist mit dem Bezugszeichen 1001 bezeichnet.

11 zeigt die dem zweiten Betriebszustand entsprechende Intensitätsverteilung des emittierten Lichts.

12 zeigte den optoelektronischen Halbleiterchip 801 in einem dritten Betriebszustand. In diesem dritten Betriebszustand sind nur 4·4 lichtemittierende Pixel 803 in der bezogen auf die Papierebene linken oberen Ecke des Halbleiterchips 801 aktiviert. Dieser Bereich in der linken oberen Ecke ist mit dem Bezugszeichen 1301 gekennzeichnet.

13 zeigt die entsprechende Intensitätsverteilung des im dritten Betriebszustand betriebenen Halbleiterchips 801.

Das mittels des Halbleiterchips 801 emittierte Licht wird mittels einer Projektionsoptik analog auf eine Fläche abgebildet, wie vorstehend zum Beispiel beispielhaft im Zusammenhang mit der 6 beschrieben wurde.

Die den drei verschiedenen Betriebszuständen entsprechende Intensitätsverteilung des abgebildeten Lichts wird im Folgenden als Beleuchtungsstärkeverteilung bezeichnet.

14 zeigt die Beleuchtungsstärkeverteilung von elektromagnetischer Strahlung, die mittels des im ersten Betriebszustand betriebenen Halbleiterchips 801 emittiert und mittels einer Projektionsoptik auf eine Fläche abgebildet wurde.

Das Bezugszeichen 1401 zeigt auf die x-Achse. Die Einheit beträgt Millimeter. Das Bezugszeichen 1403 zeigt auf die y-Achse. Die Einheit beträgt Millimeter. Der Punkt mit den Koordinaten x = 0 und y = 0 entspricht dem Mittelpunkt des Halbleiterchips 801.

Die ursprünglichen Punktlichtquellen, also die lichtemittierenden Pixel 803, erscheinen nun als eine relativ dazu homogenere Fläche. Das heißt, dass die Fläche trotz der Verwendung von mehreren Punktlichtquellen effizient homogen und insbesondere farbhomogen beleuchtet werden kann.

Für die in 14 dargestellte Beleuchtungsstärkeverteilung gilt max. lx/lm = 0,22. lx steht für die maximale Beleuchtungsstärke. lm steht für den Lichtstrom des mittels des Halbleiterchips 801 emittierten Lichts. Die Werte für lx in Abhängigkeit von x und y sind als unterschiedliche Schraffuren dargestellt. Eine Skala mit dem Bezugszeichen 1405 gibt entsprechend der gezeichneten Schraffuren die Werte für lx an. Der Graph gemäß 14 zeigt also graphisch den Verlauf lx über x und y.

15 zeigt die entsprechende Beleuchtungsstärkeverteilung der elektromagnetischen Strahlung, die von dem im zweiten Betriebszustand betriebenen optoelektronischen Halbleiterchip 801 emittiert wurde. Die im Zusammenhang mit der 14 gemachten Ausführungen gelten analog.

Hier ist max. lx/lm = 2,94.

16 zeigt eine entsprechende Beleuchtungsstärkeverteilung der elektromagnetischen Strahlung, die mittels des im dritten Betriebszustand betriebenen optoelektronischen Halbleiterchips 801 emittiert wurde. Die im Zusammenhang mit der Fig. 14 gemachten Ausführungen gelten analog.

Hier ist max. lx/lm = 1,16.

17 zeigt eine Kamera 1801 zum Aufnehmen eines Bildes. Die Kamera 1801 umfasst ein optoelektronisches Beleuchtungssystem 1803 gemäß einer Ausführungsform der hier vorliegenden Erfindung.

18 zeigt ein Endgerät 1901, welches eine Kamera 1903 zum Aufnehmen eines Bildes gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst.

Das Endgerät 1901 ist zum Beispiel ein mobiles Endgerät, zum Beispiel ein Smartphone.

Die Erfindung umfasst also insbesondere den Gedanken, eine lichtemittierende Diode mit einer zusammenhängenden Chipfläche (optoelektronischer Halbleiterchip umfassend mehrere einzeln ansteuerbare lichtemittierende Pixel) und einer angepassten Primäroptik (Projektionsoptik) bereitzustellen, deren Emissionsfarbe durch geeignete Ansteuerung der einzelnen lichtemittierenden Pixel geändert werden kann. Eine auszuleuchtende Fläche, zum Beispiel in einer Mobiltelefon-Blitz-Anwendung, kann dadurch in vorteilhafter Weise in allen Betriebszuständen des Halbleiterchips farbhomogen ausgeleuchtet werden. Es wird insbesondere eine zweilinsige Projektionsoptik vorgeschlagen.

Das heißt also, dass mittels eines Einzelchips (optoelektronischer Halbleiterchip), der eine einstellbare Emissionsfarbe aufweist, in Kombination mit einer kompakten Projektionsoptik, eine effiziente farbhomogene Ausleuchtung bewirkt werden kann.

Das erfindungsgemäße Konzept ist insbesondere in Blitzlichtanwendungen einsetzbar und wird nach einer Ausführungsform auch in einer solchen eingesetzt.

Das heißt also, dass das optoelektronische Beleuchtungssystem zum Beispiel als ein Blitzlichtsystem ausgebildet ist.

Durch das erfindungsgemäße Konzept kann in vorteilhafter Weise eine Verringerung des Platzbedarfs bewirkt werden, da nun nur noch ein Halbleiterchip statt wie bisher üblich zwei Halbleiterchips benötigt werden.

Ferner werden eine Verkleinerung und eine Homogenisierung des Erscheinungsbildes der optischen Lichtaustrittsfläche des Halbleiterchips bewirkt.

Ferner wird in vorteilhafter Weise ein homogenes Erscheinungsbild der Leuchtstoffe im ausgeschalteten Zustand des Halbleiterchips bewirkt, da das menschliche Auge die einzelnen lichtemittierenden Pixel mit ihren Leuchtstoffen nicht auflösen kann und so eine homogene Leuchtstoffschicht erscheint.

Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschriebenen wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Varianten können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.

Bezugszeichenliste

1
optoelektronischer Halbleiterchip
11, 12, 13
Halbleiterschichtenfolge
11
n-leitende Halbleiterschicht
12
p-leitende Halbleiterschicht
13
aktive Zone
21
n-Kontaktierungsschicht
22
p-Kontaktierungsschicht
22a
Deckfläche der p-Kontaktierungsschicht
23
Metallisierungsschicht
7
Träger
7a
Oberseite des Trägers
7c
Unterseite des Trägers
70
Seitenflanke der Pixel
31
erste Isolationsschicht
32
zweite Isolationsschicht
33
dritte Isolationsschicht
34
vierte Isolationsschicht
71, 72
Pixel
111
Graben
80, 81
Leuchtstoff
201
optoelektronischer Halbleiterchip
203, 205
lichtemittierende Pixel
205
lichtemittierendes Pixel mit einem ersten Leuchtstoff
207
lichtemittierendes Pixel mit einem zweiten Leuchtstoff
301
Abszisse
305
Ordinate
307
spektraler Verlauf
401
Abszisse
405
Ordinate
407
spektraler Verlauf
501
Abszisse
503
Ordinate
505
Planckkurve
507, 509
Orte auf der Planckkurve
511
Mischgerade
601
optoelektronisches Beleuchtungssystem
603
optoelektronischer Halbleiterchip
605
Projektionsoptik
607
Lichtstrahlen
609
Fläche
611
erstes Linsenelement
613
zweites Linsenelement
615
erste lichtbrechende Fläche des ersten Linsenelements
617
zweite lichtbrechende Fläche des ersten Linsenelements
619
erste lichtbrechende Fläche des zweiten Linsenelements
621
zweite lichtbrechende Fläche des zweiten Linsenelements
623, 625, 627, 629
asphärische Linsen
631
optische Achse
633
Aperturblende
634
Apertur
701
Projektionsoptik
703
erstes Linsenelement
705
zweites Linsenelement
706
erste lichtbrechende Fläche des ersten Linsenelements
707
zweite lichtbrechende Fläche des ersten Linsenelements
709
erste lichtbrechende Fläche des zweiten Linsenelements
711
zweite lichtbrechende Fläche des zweiten Linsenelements
713, 715, 717
asphärische Linsen
719
erste radiale Streckrichtung
721
zweite radiale Streckrichtung
723
Linsenschwerpunkt des zweiten Linsenelements
801
optoelektronischer Halbleiterchip
803
lichtemittierende Pixel
805
x, y, z-Koordinatensystem
807
x-Achse
809
y-Achse
811
z-Achse
1001
Zentrumsbereich
1301
Eckbereich
1401
x-Achse
1403
y-Achse
1405
Skala
1801
Kamera
1803
optoelektronisches Beleuchtungssystem
1901
Endgerät
1903
Kamera

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG

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Zitierte Patentliteratur

  • DE 102014101896 A1 [0003]